Die isotherme Zustandsänderung ist ein physikalischer Begriff aus dem Bereich der Thermodynamik: Er bezeichnet die Zustandsänderung in einem thermodynamischen System bei konstant bleibender Temperatur. Diese Prozesse gehen in der Regel mit Änderungen von Druck, Volumen oder beidem einher.
Druckänderungen unter konstanter Temperatur sind isotherme Kompressionen bzw. isotherme Expansionen. Ein einfaches Beispiel ist das Verdichten einer Menge eines Gases in einem abgeschlossenen Gefäß, dessen Volumen sich verkleinert. Zum Beispiel indem ein Luftballon zusammengedrückt wird. Der Raum für die Teilchenbewegung verringert sich und die Gasmoleküle stoßen häufiger gegen die Gefäßwände. Das resultiert in erhöhter Impulsübertragung und damit in einem höheren Druck.
Isotherme Prozesse in Wissenschaft und Technik
Die Gesetzmäßigkeiten isothermer Prozesse gelten bei vielen technischen Zusammenhängen, insbesondere in Systemen mit der Möglichkeit zur Temperaturregulierung. Isotherme Prozesse sind auch für die Funktion von Heiz- und Klimatechnik bedeutend. Phasenübergänge wie Verdampfen und Kondensation sind isotherme Prozesse, wenn sie unter konstantem Druck stattfinden. Das spielt eine wichtige Rolle für die Funktion von Heizkesseln mit Brennwerttechnik.
Sorptionsisotherme und Wärmelinien
Sorptionsisothermen beschreiben den Gleichgewichtszustand bei konstanter Temperatur für die Anreicherung oder Abgabe eines Stoffes innerhalb einer Phase bzw. an der Grenzfläche eines anderen Stoffes. Als Isotherme werden auch die Linien in einem pV-Diagramm bezeichnet, die das Verhältnis von Druck und Volumen bei konstanter Temperatur abbilden. In vergleichbarer Weise lassen sich in der Meteorologie auf Wetterkarten Gebiete gleicher Temperatur abgrenzen.